Si è chiuSo il primo Studio finanziato da fc

Scienza&Ricerca / Fondazione
Si è chiuso il primo studio
finanziato da FC
L’importanza dell’espressione genetica nella celiachia. Obiettivo
futuro: progettare un dispositivo diagnostico per prevedere il rischio
di sviluppare la malattia nei soggetti a rischio
Di Luisa Novellino
Responsabile Ufficio Scientifico AIC
[email protected]
A partire dal 2013 la Fondazione Celiachia (FC) ha adottato il sistema dei Bandi
aperti per il finanziamento della Ricerca
Medico-Scientifica sulla celiachia e altre
patologie glutine-correlate, allo scopo di
garantire trasparenza ed equità al processo di selezione, che si avvale dell’expertise
e dell’autorevolezza dei revisori internazionali, e di offrire pari opportunità a tutti
i progetti di ricerca concorrenti (si veda
CN 1/2016).
La progettazione, lo sviluppo e l’implementazione dell’intero processo di selezione dei progetti di ricerca mediante
Bandi sono stati il frutto del lavoro inten-
In sintesi
La scheda dello studio
Numero del Finanziamento (Grant):
FC 014/2014
Titolo: Studio dell’espressione genica
degli alleli HLA-DQ associati alla
malattia celiaca nell’induzione di una
risposta immunitaria anti-glutine da
parte dei linfociti T CD4
Area scientifica: Genetica e
Immunologia della malattia celiaca
Durata: 15 mesi
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Ricercatore titolare: Dott.ssa
Giovanna Del Pozzo, Primo Ricercatore
CNR, Istituto di Genetica e Biofisica del
CNR di Napoli (IGB-CNR)
Collaborazioni: Dott.ssa Carmen
Gianfrani, Istituto di Biochimica delle
Proteine del CNR (IBP-CNR)
Pubblicazioni su riviste scientifiche
internazionali: J. of Autoimmunity
2016 Jun;70:63-72
so di FC e del confronto con altre grandi
associazioni e fondazioni che finanziano
la ricerca scientifica da decenni mediante
Bandi, tra cui Telethon, AIRC e AISM, cui
va il ringraziamento e il riconoscimento
di FC e di tutta AIC. Si tratta di un lavoro
di continuo perfezionamento che si avvale anche dell’esperienza maturata ad ogni
singolo ciclo di Bando e che è ormai stato
assimilato e compreso anche dalla comunità scientifica italiana verso la quale il
Bando FC è rivolto.
I progetti finanziati da FC possono essere
annuali, biennali o triennali, e coprono
tutti i tipi di studi:
• singolo gruppo di ricerca
• partnership tra il ricercatore finanziato
e altri ricercatori, sia nello stesso Istituto che in altri Istituti
multicentrici, in cui cioè uno stesso
• studio è condotto simultaneamente da
più Istituti coordinati dall’Istituto del
ricercatore finanziato con il Grant.
Le aree di ricerca coperte dal Bando sono
tutte quelle medico-scientifiche, dalla
biologia alla biochimica, dalla metabolomica alla genetica e la proteomica, la
clinica, gli studi clinici e preclinici, lo sviluppo di nuovi farmaci.
Dal 2013 al 2015 sono stati lanciati 3 Bandi FC per la Ricerca Medico-Scientifica,
rivolti a ricercatori senior (Bandi Investigator Grants), per un totale stanziato di €
1.465.000, e 10 progetti finanziati in tutta
Italia (per l’elenco dei progetti finanziati
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figura 1
Secondo l’attuale teoria
genica, il rischio di
sviluppare la celiachia e
la gravità della malattia
dipendono soprattutto dalla
configurazione genetica
dell’individuo (omozigote
o eterozigote) per i geni
predisponenti: questo non
spiega alcune incongruenze
trovate nella classificazione
dei pazienti nelle diverse
classi di rischio. Partendo da
questo scenario, lo studio ha
glu
Geni HLA predisponenti
DQA1*05 e DQB1*02
nell’individuo OMOZIGOTE
quantitativamente il processo
di formazione degli RNA
messaggeri che portano alla
proteina, in quanto si tratta
di un passaggio chiave nella
regolazione del fenomeno
immunitario.
T CD4
tine
Cellula
presentante
inteso verificare la teoria del
rischio genetico in funzione
della configurazione dei
geni di rischio, mediante
misurazioni non solo della
proteina HLA-DQ2.5,
ma anche valutando
HLA-DQ2.5
FORTE RISPOSTA
INFIAMMATORIA
Riconoscimento da parte
dei linfociti T CD4 dei peptidi
del glutine presentati dalle
molecole HLA-DQ2.5: innesco
della risposta infiammatoria
SECONDO L’ATTUALE TEORIA GENICA, IL RISCHIO DI SVILUPPARE LA CELIACHIA E LA GRAVITÀ
DELLA MALATTIA DIPENDONO SOPRATTUTTO DALLA CONFIGURAZIONE GENETICA DELL’INDIVIDUO
(OMOZIGOTE O ETEROZIGOTE) PER I GENI PREDISPONENTI
glu
tine
Cellula
presentante
HLA-DQ2.5
Geni HLA predisponenti
DQA1*05 e DQB1*02
nell’individuo ETEROZIGOTE
T CD4
MINORE RISPOSTA
INFIAMMATORIA
Riconoscimento da parte
dei linfociti T CD4 dei peptidi
del glutine presentati dalle
molecole HLA-DQ2.5: innesco
della risposta infiammatoria
si veda il numero CN 1/2016).
Quest’anno si è concluso uno degli studi
Investigator Grant finanziati con il Bando
FC 2014. In anteprima ne pubblichiamo
qui di seguito i risultati e soprattutto le
prospettive e le conseguenze future per
il paziente celiaco e/o per la ricerca sulla celiachia, allo scopo non solo di informare ma anche di garantire, in linea con
le altre grandi istituzioni che finanziano
la ricerca scientifica, la rendicontazione
sociale (accountability) dei fondi 5x1000
destinati dai donatori a FC proprio con la
volontà di finanziare la ricerca scientifica
sulla celiachia e la dermatite erpetiforme.
Lo studio - Cosa si è voluto studiare e perché?
La maggior parte dei pazienti celiaci presenta nel proprio corredo cromosomico i
geni DQA1*05 e DQB1*02, definiti “predisponenti o di rischio”. I geni di rischio possono essere in duplice copia (omozigosi,
ossia presenti su entrambi i cromosomi) o
in singola copia (eterozigosi, ossia presenti su uno solo dei due cromosomi). È noto
che la presenza di questi geni predisponenti in un individuo sano che ha parenti
di I grado affetti da celiachia costituisce un
fattore di rischio, ossia di predisposizione
allo sviluppo della malattia.
I geni DQA1*05 e DQB1*02 portano, attra-
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Legenda esemplificativa
• HLA (Human Leukocytes Antigens) sono le molecole espresse sulla
superficie delle cellule “presentanti l’antigene” (dette brevemente
cellule presentanti), le quali legano i peptidi del glutine e li
presentano ai linfociti T CD4
• Omozigosi è la condizione in cui le due copie di un gene (alleli,
nel nostro caso i geni HLA predisponenti) presenti su entrambi
i cromosomi sono identiche e producono lo stesso prodotto
(proteina)
• Eterozigosi è la condizione in cui le due copie di un gene (alleli)
presenti su entrambi i cromosomi sono differenti e producono un
prodotto proteico diverso; quindi, nel nostro caso, solo uno dei
cromosomi produce l’HLA predisponente
• B-LCL (B-Lymphoblastoid Cell Lines): linfociti B estratti da sangue
periferico di pazienti celiaci; si tratta di cellule presentanti. Portano le
molecole HLA sulla loro superficie
• Cellule dendritiche: cellule immunitarie estratte da sangue periferico
di pazienti celiaci; si tratta di cellule presentanti. Portano le molecole
HLA sulla loro superficie
• Linfociti T CD4 glutine-specifici: cellule che riconoscono i peptidi
del glutine quando questi si legano alle molecole HLA delle cellule
presentanti, e in seguito al riconoscimento si attivano, proliferano e
innescano una risposta infiammatoria mediata da molecole dette
citochine, come la molecola IFNg
• Espressione: rappresenta la quantità di molecole di RNA
messaggero generate a partire da un gene e quindi la quantità di
molecole di proteine prodotte a partire dall’RNA messaggero
• Real-time qRT-PCR (Quantitative Reverse transcription
polymerase chain reaction): metodo per la quantificazione degli
RNA nella cellula
• Citofluorimetria: è una tecnica che attraverso l’utilizzo di un laser
consente il conteggio, la separazione e il rilevamento delle cellule
verso un passaggio intermedio che comporta la formazione di molecole dette RNA
messaggeri, alla produzione della molecola HLA-DQ2.5 che è espressa sulla superficie di alcune cellule dette “presentanti”.
L’HLA-DQ2.5 ha un ruolo fondamentale
nella celiachia perché è una molecola che
lega alcune parti del glutine e stimola la
reazione immunitaria ad opera dei linfociti T CD4. Questi linfociti, una volta attivati, cominciano a proliferare e infiltrano la
mucosa dell’intestino tenue determinando
il danno dell’organo (atrofia dei villi).
Secondo le attuali teorie (Figura 1), la configurazione genetica dei geni di rischio
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(omozigosi oppure eterozigosi) influenzerebbe l’efficacia con cui viene stimolato
il sistema immunitario (quindi la risposta infiammatoria), e dunque l’individuo
omozigote e quello eterozigote dovrebbero
presentare un diverso rischio di sviluppare
la malattia, dando luogo così a classi diverse di soggetti a rischio.
Partendo da questo scenario, lo studio ha
inteso verificare la teoria del rischio genetico in funzione della configurazione dei
geni di rischio, mediante misurazioni non
solo della proteina HLA-DQ2.5, ma anche
valutando quantitativamente il processo
di formazione degli RNA messaggeri che
portano alla proteina, in quanto si tratta di
un passaggio chiave nella regolazione del
fenomeno immunitario.
La metodologia
Nello studio, cellule T CD4 glutine-specifiche sono state stimolate con cellule
prelevate da pazienti celiaci sia omozigoti
che eterozigoti per i geni di rischio (cellule presentanti), misurando poi la risposta
immunitaria delle cellule T CD4 in funzione sia della quantità di proteina HLADQ2.5 sia dell’RNA messaggero espressi
dalle cellule presentanti.
Quali risultati?
I risultati hanno dimostrato che la configurazione genetica dei geni di rischio
HLA DQA1*05 e DQB1*02 (omozigote
o eterozigote) nelle cellule presentanti dei pazienti celiaci da sola non basta a
spiegare l’attivazione infiammatoria delle cellule T CD4. La quantità di proteina
HLA-DQ2.5 che lega il glutine e attiva la
risposta immunitaria sembra invece dipendere soprattutto dai processi di formazione e regolazione dell’RNA messaggero negli omozigoti e negli eterozigoti:
quando i geni predisponenti sono su un
solo cromosoma (eterozigosi), essi tendono a produrre molto più RNA rispetto
ai corrispettivi geni sull’altro cromosoma
e quindi compensano l’effetto rispetto a
quando sono presenti su entrambi i cromosomi (omozigosi). Si veda Figura 2.
Si tratta di un risultato che potrebbe spie-
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figurA 2
Lo studio ha dimostrato che
la quantità di proteina HLADQ2.5 che lega il glutine e
attiva la risposta immunitaria
non dipende solo dal
fatto che un individuo sia
omozigote o eterozigote per
i geni HLA predisponenti,
Geni HLA predisponenti
DQA1*05 e DQB1*02
nell’individuo OMOZIGOTE
ma sembra dipendere
soprattutto dai processi di
formazione e regolazione
dell’RNA messaggero negli
omozigoti e negli eterozigoti:
quando i geni predisponenti
sono su un solo cromosoma
(eterozigosi), essi tendono
potrebbe spiegare perché
l’attuale teoria del dosaggio
genetico (omozigote
verso eterozigote) da
sola non chiarisce alcune
incongruenze trovate quando
si vuole classificare il grado di
rischio nei pazienti celiaci.
Formazione dell’RNA messaggero
per la produzione delle proteine
HLA-DQ2.5
Formazione dell’RNA messaggero
per la produzione delle proteine
HLA-DQ2.5
gare a livello molecolare perché l’attuale
teoria del dosaggio genetico (omozigote
verso eterozigote) da sola non chiarisca
alcune incongruenze trovate quando si
vuole classificare il grado di rischio nei
pazienti celiaci. Lo studio aggiunge un ulteriore livello di valutazione della predisposizione alla celiachia in un soggetto a
rischio: non solo la configurazione genetica dei geni di rischio ma anche i processi regolatori di formazione della proteina
HLA-DQ2.5 (gli RNA messaggeri).
Prospettive e benefici per i pazienti celiaci
In futuro, partendo da queste nuove ac-
Cellula
presentante
glutine
I PROCESSI REGOLATORI DELLA FORMAZIONE DELL’RNA
MESSAGGERO PORTANO A QUANTITÀ PARAGONABILI DI PROTEINA
HLA-DQ2.5 NELLE CELLULE PRESENTANTI OTTENUTE DA CELIACI
OMOZIGOTI E ETEROZIGOTI
Geni HLA predisponenti
DQA1*05 e DQB1*02
nell’individuo ETEROZIGOTE
a produrre molto più RNA
rispetto ai corrispettivi
geni sull’altro cromosoma
e quindi compensano
l’effetto rispetto a
quando sono presenti su
entrambi i cromosomi
(omozigosi). Questo
HLA-DQ2.5
T CD4
RISPOSTA
INFIAMMATORIA
NECESSITÀ DI COMPRENDERE I MECCANISMI MOLECOLARI
DI REGOLAZIONE DELL’RNA MESSAGGERO NEI CELIACI OMOZIGOTI
E ETEROZIGOTI PER SVILUPPARE UN POSSIBILE MODELLO
DI PREVISIONE DELLA PREDISPOSIZIONE E DELLA GRAVITÀ
DELLA MALATTIA
quisizioni molecolari sul processo di attivazione della risposta infiammatoria
nel paziente celiaco, si potrà arrivare a
progettare un dispositivo diagnostico che
consenta di determinare non solo il genotipo ma anche la quantità di RNA dei
geni predisponenti, e quindi prevedere il
rischio di sviluppare la celiachia nei soggetti a rischio, e la gravità della malattia
in ogni singolo paziente.
Ulteriori studi saranno necessari per capire quale sia il meccanismo molecolare che
genera una elevata produzione di molecole di RNA da parte dei geni HLA DQA1*05 e
DQB1*02 nei soggetti eterozigoti. u
www
Per ulteriori approfondimenti
consultare la pagina web:
www.celiachia>FC e
Ricerca>FC Calls for
Proposals>FC Calls for
Proposals 2014>Bando FC
2014 - Progetti Conclusi
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